高三物理電磁場(chǎng)和電磁波

第十三章交變電流電磁場(chǎng)和電磁波

?考點(diǎn)指要

要求程

知識(shí)點(diǎn)

度

1.交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦式電流的原II

理、正弦交流電的圖象.最大值與有效

值.周期與頻率.

2.電感和電容對(duì)交變電流的作用.感抗I

和容抗.

3.變壓器的原理，電壓比和電流比，電I

能的輸送.

4.電磁場(chǎng).電磁波.電磁波的波速.I

5.無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射和接收.I

6.電視.雷達(dá).I

【說(shuō)明】只要求討論單相理想變壓器.

?復(fù)習(xí)導(dǎo)航

本章內(nèi)容實(shí)際上是電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究的繼續(xù)和其規(guī)律的具體應(yīng)

用.從交變電流的產(chǎn)生，交變電動(dòng)勢(shì)最大值的計(jì)算，變壓器的工作原

理，到LC電路中電磁振蕩的規(guī)律以至電磁波的形成等都和楞次定律

及法拉第電磁感應(yīng)定律有密切的聯(lián)系.因此在復(fù)習(xí)本章時(shí)，既要注意

本章知識(shí)所具有的新特點(diǎn)（如周期性、最大值和有效值等），還要時(shí)時(shí)

注意本章知識(shí)與電磁感應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系.

近兒年高考對(duì)本章內(nèi)容的考查，既有對(duì)本章知識(shí)的單獨(dú)考查，命

題頻率較高的知識(shí)點(diǎn)有交變電流的變化規(guī)律(包括圖象)、有效值，變

壓器的電壓比、電流比，電磁振蕩的周期、頻率等；也有把本章知識(shí)

和力學(xué)等內(nèi)容相聯(lián)系的綜合考查，特別是帶電粒子在加有交變電壓的

平行金屬板間的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，是近兒年高考的一個(gè)熱點(diǎn).

組織本章復(fù)習(xí)時(shí)需特別注意，“電磁場(chǎng)和電磁波”的內(nèi)容調(diào)整較

多，以前作為重點(diǎn)內(nèi)容的電磁振蕩、振蕩周期等內(nèi)容在2003年的考

綱中被刪掉.但由于在新版的教材中仍有這部分內(nèi)容，所以在編寫(xiě)本

書(shū)時(shí)適當(dāng)保留了這部分內(nèi)容，請(qǐng)讀者復(fù)習(xí)時(shí)根據(jù)2004年考綱進(jìn)行調(diào)

整.

對(duì)本章知識(shí)的復(fù)習(xí)，可分以下兩個(gè)單元組織進(jìn)行：(I)交變電

流.(II)電磁場(chǎng)和電磁波.

第I單元交變電流

?知識(shí)聚焦

一、交變電流

強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫交變電流.如圖13—

1一l(a)(b)(c)所示的電流都屬于交變電流.

圖13—1—1

其中，按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流.如圖13—1—

1(a)所示

二、正弦式電流的產(chǎn)生和規(guī)律

1.產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)圈

里產(chǎn)生的是正弦交變電流.

2.規(guī)律：

(1)函數(shù)形式：N匝面積為S的線(xiàn)圈以角速度3轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開(kāi)

始計(jì)時(shí)，則e=NBSwin皿.用Em表示最大值NBS3則e=Emsincot.

E

電7充i———-sin3/=，mSin3t.

RR

(2)用圖象展現(xiàn)其規(guī)律如圖13—1—1(a).

三、表征交變電流的物理量

1.瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值.

2.最大值：即最大的瞬時(shí)值.

3.有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電

流的有效值.對(duì)正弦式交

流電，其有效值和最大值間關(guān)系為：

==

EEm/V2>U—Um/V2>IIm/V2.

4.周期和頻率：交變電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間叫周

期；1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率.它們和角速度間關(guān)系為：

3=絲=2寸

T

四、電阻、感抗、容抗的區(qū)別

電阻感抗容抗

定向移動(dòng)的電荷電感線(xiàn)圈的自感現(xiàn)極板上所帶電荷

產(chǎn)生的原

與不動(dòng)的離子間象阻礙電流的變化對(duì)定向移動(dòng)電荷

因

的碰撞的阻礙

阻礙的特對(duì)直流、交流均通直流、阻交流、通通交流、隔直流、

點(diǎn)有阻礙作用低頻、阻高頻通高頻、阻低頻

由導(dǎo)體本身決定由線(xiàn)圈本身的自感由電容的大小和

相關(guān)的因

（長(zhǎng)短、粗細(xì)、材系數(shù)和交變電流的交變電流的頻率

料），與溫度有關(guān)頻率共同決定共同決定

五、變壓器及其原理

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來(lái)改變交變電壓的裝置.對(duì)理想變壓

器，其原、副線(xiàn)圈兩端電壓■、。2,其中的電流右、，2和匝數(shù)1、

。2的關(guān)系為：幺=X,L=L.

U2U112uI

六、高壓輸電

為減小輸電線(xiàn)路上的電能損失，常采用高壓輸電.這是因?yàn)檩斔?/p>

功率一定時(shí),線(xiàn)路電流1=二，輸電線(xiàn)上損失功率P'=I2R線(xiàn)=，

uu2

可知P'

U2

?疑難辨析

1.交流瞬時(shí)值表達(dá)式的具體形式是由開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)刻和正方向

的規(guī)定共同決定的.若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，該瞬時(shí)雖然穿過(guò)線(xiàn)圈的磁

通量最大，但線(xiàn)圈兩邊的運(yùn)動(dòng)方向恰和磁場(chǎng)方向平行，不切割磁感線(xiàn),

電動(dòng)勢(shì)為零，故其表達(dá)式為：e=EmSin3f；但若從線(xiàn)圈平面和磁場(chǎng)

平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，雖然該時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，但由于此時(shí)線(xiàn)

圈兩邊的速度方向和磁場(chǎng)方向垂直，電動(dòng)勢(shì)最大，故其表達(dá)式為：e

=EmCOS3t.

2.若線(xiàn)圈匝數(shù)為M當(dāng)其在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻

速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為：Em=NBS3.即Em僅由

N、B、S、3四個(gè)量決定，與軸的具體位置和線(xiàn)圈的形狀都是無(wú)關(guān)的.

3.理想變壓器各線(xiàn)圈兩端電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于

原、副線(xiàn)圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線(xiàn)圈的情況；這是因

為理想變壓器的磁通量是全部集中在鐵芯內(nèi)的，因此穿過(guò)每組線(xiàn)圈的

磁通量的變化率是相同的，因而每組線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和匝數(shù)成正

比.在線(xiàn)圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，線(xiàn)圈兩端電壓即等于電動(dòng)勢(shì)，故每組

線(xiàn)圈兩端電壓都與匝數(shù)成正比.但電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于

原副線(xiàn)圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線(xiàn)圈，該關(guān)系即不適用.由

于輸入功率和輸出功率相等，所以應(yīng)有：

UiliuUzb+U?，12'+。2”1，'+........?

4.對(duì)原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比（"）確定的變壓器，其輸出電壓S是由輸

〃2

入電壓決定的，。2=竺殖；在原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比（殳）和輸入電壓小

n2

確定的情況下，原線(xiàn)圈中的輸入電流卻是由副線(xiàn)圈中的輸出電流，2

決定的：/I=以/2.（當(dāng)然，2是由所接負(fù)載的多少而定的.）

n,

A.交變電流的頻率是4%Hz

B.當(dāng)仁0時(shí)、線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行

C.當(dāng)上0.5s時(shí)，e有最大值

D.交變電流的周期是0.5s

【解析】由于線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度題中已給出，所以線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)

頻率可以由公式直接求出.線(xiàn)圈的頻率和交變電流的頻率是相同的.3

=4"rad/s,而3=2%/,故/=2Hz,T=；=0.5s.由圖象可看

出：t=0時(shí)e=0,線(xiàn)圈位于中性面，即線(xiàn)圈平面跟磁感線(xiàn)垂直1=0.5s時(shí),

3t=2北,e=0.所以，應(yīng)選D.

【思考】（1）當(dāng)線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速加倍時(shí)，其交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如何?

有效值多大？

（2）在線(xiàn)圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，何時(shí)磁通量最大?何時(shí)磁通量的變

化率最大？

【思考提示】（1）轉(zhuǎn)速加倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值加

倍，即反」=20V,交變電流的頻率加倍，=4Hz,其圖象如圖所示

有效值為14.1V

(2)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)線(xiàn)圈與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)磁通量最大，

此時(shí)磁通量的變化率為零.當(dāng)線(xiàn)圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁通量為零，磁通

量的變化率最大.

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)本例說(shuō)明應(yīng)用交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律

分析問(wèn)題的方法.

［例2］如圖13—1—3所示，一理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比

為3：1,副線(xiàn)圈接三個(gè)相同的燈泡，均能正常發(fā)光.在原線(xiàn)圈接有一

相同的燈泡L則

s

gs

易

圖13—1—3

A.燈L也能正常發(fā)光

B.燈L比另三燈都暗

C.燈L將會(huì)被燒壞

D.不能確定

【解析】該題主要考查變壓器的工作原理——原副線(xiàn)圈的電流關(guān)

系和電功率等內(nèi)容.該題易犯的錯(cuò)誤是：由原副線(xiàn)圈匝數(shù)比對(duì)：〃2=3:

1,可知原副線(xiàn)圈電壓之比為U]:。2=3：1,既然副線(xiàn)圈中電燈能正常

發(fā)光，可知。2恰為燈的額定電壓，所以原線(xiàn)圈中電燈兩端電壓

赧故被燒壞而錯(cuò)選C.其錯(cuò)誤是把變壓器原線(xiàn)圈兩端電壓和電燈L兩端

電壓混淆了.正確的解答應(yīng)為：原副線(xiàn)圈中的電流之比為乙：Z2=l：3,

而副線(xiàn)圈中通過(guò)每燈的電流為其額定電流/額=，2/3,故屋=L=g=/

額即燈L亦能像其他三燈一樣正常發(fā)光.所以正確選項(xiàng)為A.

【思考】(1)如果副線(xiàn)圈上的三個(gè)燈泡“燒”了一個(gè)，其余燈泡

的亮度如何變？

變壓器的輸入功率如何變?如果副線(xiàn)圈上的三個(gè)燈泡全“燒”了，

燈泡L還亮不亮？

(2)如果副線(xiàn)圈上再并入一個(gè)燈泡，與原來(lái)相比其余燈泡的亮度

如何?誰(shuí)更容易燒壞？

(3)對(duì)理想變壓器而言，其A和小和。2、尸I和22,是輸入決

定于輸出，還是輸出決定于輸入？

【思考提示】(1)副線(xiàn)圈上的三個(gè)燈泡燒壞一個(gè)，則副線(xiàn)圈輸

出的功率變小，原線(xiàn)圈輸入功率變小，則原線(xiàn)圈中電流減小，燈泡L

變暗，燈泡L兩端的電壓減小，若電源電壓一定，則原線(xiàn)圈兩端電壓

略有升高，副線(xiàn)圈兩端電壓也略有升高，剩余兩燈泡變亮.若副線(xiàn)圈

上的三個(gè)燈泡全“燒”了，燈L不亮.

(2)若在副線(xiàn)圈上再并入一個(gè)燈泡，變壓器輸出功率增大，輸入

功率也增大，原、副線(xiàn)圈中的電流均增大，故L變亮、L兩端電壓增

大，若電源電壓一定，則原、副線(xiàn)圈兩端電壓都減小，副線(xiàn)圈上的燈

泡變暗z(mì)更容易燒壞.

(3)對(duì)理想變壓器而言，決定“，，2決定尸2決定

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)本例說(shuō)明利用變壓器的電壓比，電流比及功

率關(guān)系分析問(wèn)題的方法.

［例3］有條河流，流量。=2n??5,落差h=5m,現(xiàn)利用其發(fā)電,

若發(fā)電機(jī)總效率為50%,輸出電壓為240V,輸電線(xiàn)總電阻R=30Q,

允許損失功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的6%,為滿(mǎn)足用電的需要，使用戶(hù)

獲得220V電壓，則該輸電線(xiàn)路所使用的理想升壓、降壓變壓器的匝

數(shù)比各是多少？能使多少盞“220V、100W”的電燈正常發(fā)光？

【解析】按題意畫(huà)出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖13—1—4所示，電源

端的輸出功率

P后(*X〃

t

=2X1.0X103X10X5X0.5W=5X104W

輸電線(xiàn)上的功率損失P損=/R,所以輸電線(xiàn)中電流為

/=件=小總義60%=^5x10^x0,06^1Q人

則升壓變壓器8的原線(xiàn)圈電壓。尸U出=240V,副線(xiàn)圈送電電壓

為

鋁=堊￡V=5X103V

I10

所以升壓變壓器的變壓比為

H|:〃2=。1:^2=——=6:125

5X103

輸電線(xiàn)上電壓的損耗

△、=/R=10X30V=300V

則降壓器B2的原線(xiàn)圈的電壓

殖'=。2-△。損=5x1o3V-300V=4700V

據(jù)題意知，U2'=220V,所以降壓變壓器的匝數(shù)比為

“：n'=Ur'：UJ=幽=235:11

2220

因?yàn)槔硐胱儔浩鳑](méi)有能量損失，所以可正常發(fā)光的電燈盞數(shù)為

【說(shuō)明】這是遠(yuǎn)距離送電的典型題，一般要抓住變壓器與的輸

出電流去求輸電線(xiàn)上的電壓損失和功率損失，要注意用戶(hù)的電壓為

220V是殳的輸出電壓.為了幫助分析解題，必須先畫(huà)出輸電線(xiàn)路的

簡(jiǎn)圖，弄清楚電路的結(jié)構(gòu)，然后再入手解題，解出變壓比不一定是整

數(shù)，這時(shí)取值應(yīng)采取宜“入”不宜“舍”的方法，因?yàn)樽儔浩鞅旧磉€

有損耗.

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)本例說(shuō)明遠(yuǎn)距離問(wèn)題的分析方法.

?反饋練習(xí)

★夯實(shí)基礎(chǔ)

1.關(guān)于理想變壓器的下列說(shuō)法

①原線(xiàn)圈中的交變電流的頻率跟副線(xiàn)圈中的交變電流的頻率一

定相同

②原線(xiàn)圈中輸入恒定電流時(shí)，副線(xiàn)圈中的電流一定是零，鐵芯中

的磁通量也一定是零

③原線(xiàn)圈中輸入恒定電流時(shí)，副線(xiàn)圈中的電流一定是零，鐵芯中

的磁通量不是零

④原線(xiàn)圈中的輸入電流一定大于副線(xiàn)圈中的輸出電流

以上正確的說(shuō)法是

A.①③B.②④

C.①②D.③④

【答案】A

2.在變電所里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流，使用

的儀器是電流互感器，圖13-1-5的四個(gè)圖中，能正確反映其工作

原理的是

圖13—1—5

【解析】電流互感器是用來(lái)把大電流變成小電流的變壓器，原

線(xiàn)圈串聯(lián)在被測(cè)電路的火線(xiàn)上，副線(xiàn)圈接入交流電流表，故A對(duì).

【答案】A

3.超導(dǎo)材料電阻降為零的溫度稱(chēng)為臨界溫度，1987年我國(guó)科學(xué)家

制成了臨界溫度為90K的高溫超導(dǎo)材料.利用超導(dǎo)材料零電阻的性

質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗輸電，現(xiàn)有一直流電路，輸電線(xiàn)的總電阻為0.4Q,

它提供給用電器的電功率為40kW,電壓為800V.如果用臨界溫度以

下的超導(dǎo)電纜替代原來(lái)的輸電線(xiàn)，保持供給用電器的功率和電壓不

變，那么節(jié)約的電功率為

A.lkWB.1.6X103kW

C.1.6kWD.lOkW

【解析】輸電線(xiàn)中電流，=P/U,輸電線(xiàn)上損失功率尸'=/2R線(xiàn)

=P?R線(xiàn)/t/2=1kW.

【答案】A

4.如圖13—1—6所示，a、b>c為三只功率較大的完全相同的電

爐，。離電源很近，而從。離用戶(hù)電燈L很近，電源離用戶(hù)電燈較

遠(yuǎn)，輸電線(xiàn)有一定電阻，電源電壓恒定，則

①使用。時(shí)對(duì)用戶(hù)電燈影響大

②使用b時(shí)比使用a時(shí)對(duì)用戶(hù)電燈影響大

③使用c和b對(duì)用戶(hù)電燈的影響兒乎一樣大

④使用c時(shí)對(duì)用戶(hù)電燈沒(méi)有影響

圖13—1-6

以上說(shuō)法正確的是

A.①③B.②④

C.①④D.②③

【解析】電燈的電壓等于電源電壓減去輸電線(xiàn)電阻的電壓.

【答案】D

5.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為e=Eosin若將其電樞的轉(zhuǎn)速

提高1倍，其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?/p>

Ajn?.LUI

A.^=EoSin—B.e=2E0siny

C.e=&）sin23tD.e=2E（）sin23t

【答案】D

6.一個(gè)理想的變壓器，原線(xiàn)圈和副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為小和孫,正

常工作時(shí)輸入和輸出的電壓、電流、功率分別為％和“、人和，2、

Pl和尸2.已知〃1>“2,則

①功>。2,丹〈。2②尸產(chǎn)P2/V/2

③八〈/2,5〉。2@Px>P2,h>I2

以上說(shuō)法正確的是

A.①②B.②③

C.①③D.④

【答案】B

7.已知交變電流i=/msinMA,線(xiàn)圈從中性面起開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)了多

長(zhǎng)時(shí)間，其瞬時(shí)值等于有效值

A.M刀/3B."/拒3C.7/43D.勿

123

【答案】C

8.如圖13—1—7為電熱毯的電路圖，電熱絲接在U=311sinlOO

利V的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過(guò)裝置尸使輸入電

壓變?yōu)閳D13—1—8所示的波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻

保持不變，此時(shí)交流電壓表的讀數(shù)是

圖13—1—7

A.110VB.156VC.220VD.311V

【解析】由;（翠）2/R=C得圖13—1—8對(duì)應(yīng)的有效值

2V2R

U=I56V.

【答案】B

9.一個(gè)電熱器接在10V的直流電源上，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為

Q，今將該電熱器接在一交流電源上，它在力內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,則

這一交流電源的交流電壓的最大

值和有效值分別是

A.最大值是10五V,有效值是10V

B.最大值是10V,有效值是5百V

C.最大值是5痣V,有效值是5V

D.最大值是20V,有效值是10百V

【解析】根據(jù)交變電流有效值的定義來(lái)求有效值，對(duì)正弦交變

電流有：Um=y[2U.

【答案】B

10.如圖13—1—9所示，理想變壓器的原、副線(xiàn)圈分別接著完全

相同的燈泡Li、L2,原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比〃1："2=2：1,交流電源

電壓為U,則

圖13—1—9

①燈加兩端的電壓為U/5

②燈加兩端的電壓為3U/5

③燈心兩端的電壓為2U/5

④燈乙2兩端的電壓為U/2

以上說(shuō)法正確的是

A.①③B.②④C.①④D.②③

【解析】原副線(xiàn)圈中電流之比/,：h=n2：m=l：2,因?yàn)閁i

=/1R,U2=I2R,所以Ui:U2=I：2.原、副線(xiàn)圈中電壓之比

I

=所以U=U/5,U2=-U.

U2〃25

【答案】A

11.如圖13—1一10所示，已知〃I：〃2=4：3,&=10。。，變

壓器沒(méi)有功率損耗，在原線(xiàn)圈上加上交流電壓Ui=40sinl00"V,

則燈上的發(fā)熱功率是_____W.若凡=25Q,發(fā)熱功率與&一樣,

則流過(guò)原線(xiàn)圈的電流I,和流過(guò)當(dāng)?shù)碾娏魅酥葹?

叫j

?I

圖13—1—10

【解析】。戶(hù)"q=3x羋V=21.3V,PR2=仁="■丈W=4.5

n,'4V2R2100

W.由含1=4.5X2,2

Z3X25=4.5,解得/]：I3=3：4.

【答案】4.53:4

★提升能力

12.有一臺(tái)內(nèi)阻為4。的發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電，如圖

13—1—11所示.升壓變壓器匝數(shù)比為1：4,降壓變壓器的匝數(shù)比為

4：1,輸電線(xiàn)的總電阻R=4。，全校共22個(gè)班，每班有“220V,

40W”燈6盞.若保證全部電燈正常發(fā)光，則：

(1)發(fā)電機(jī)輸出功率多大？

(2)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)多大？

(3)輸電效率是多少？

(4)若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率是否減半？

【解析】(1)對(duì)降壓變壓器：火/2=。34=〃尸燈=22X6X40W

=5280W.而心'=-t/3=880V所以，2=嗎=6A.對(duì)升壓變壓器：

1力

UiIi=U2l2=l/R+U2‘，2=5424W.

(2)因?yàn)椤?=4'+/，R=904V,所以。1=工4=226V

4

又因?yàn)椤?/]=。212所以，1=BF=24A

所以5=U]+〃=322V

(3)77=X100%=?X100%=97%

埒5424

(4)燈數(shù)減半時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率為尸=2676W.故發(fā)電機(jī)輸

出功率不是減半.

【答案】(1)5424W(2)322V(3)97%(4)不是減半

13.如圖13—1—12所示，閉合的單匝線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速

度出繞中心軸00'逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).已知線(xiàn)圈的邊長(zhǎng)a"=cd=/1=0.20

m,bc=ck=/2=0.10m,線(xiàn)圈的電阻值R=0.050。,角速度3=300rad/s,

勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.50T,方向與轉(zhuǎn)軸。。'垂直.規(guī)定線(xiàn)

圈平面與中性面的夾角為9.

圖13—1—12

⑴當(dāng)8=3仁30°時(shí)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小如何？

(2)此時(shí)，作用在線(xiàn)圈上電磁力的瞬時(shí)功率等于多少?

【解析】(1)e=8/』23sin30°=1.5V

(2)電磁力的瞬時(shí)功率P=^=45W

【答案】(1)1.5V(2)45W

14.如圖13—1—13所示，一理想變壓器帶有三個(gè)匝數(shù)都為50匝

的副線(xiàn)圈"、cd、ef,若原線(xiàn)圈匝數(shù)為100匝，并接到220V交流電

源上，通過(guò)副線(xiàn)圈的各種組合，可以得到以下哪些電壓

圖13—1—13

①0V②110V③220V④330V

以上正確的是

A.①②③④B.只有①②

C.只有③④D.只有②③④

【解析】當(dāng)三個(gè)副線(xiàn)圈互不連接或其中兩個(gè)順向并接時(shí)，可得

到110V電壓.當(dāng)其中兩個(gè)副線(xiàn)圈順向串接時(shí)，可得到220V電壓，當(dāng)

其中兩個(gè)副線(xiàn)圈逆向串接時(shí)，可得到0V電壓.當(dāng)三個(gè)線(xiàn)圈順向串接

時(shí)，可得到330V電壓.

【答案】A

力5.在真空中速度v=6.4X107m/s的電子束連續(xù)地射入兩平行

極板間，如圖13—1—14所示，極板長(zhǎng)度為/=8.0XIO"m,間距d=5.0

xIO-3m.兩極板不帶電時(shí)，電子束將沿兩極板之間的中線(xiàn)通過(guò).在兩極

板上加一個(gè)50Hz的交變電壓“=U（）sin33如果所加電壓的最大值

Uo超過(guò)某值Uc時(shí)，電子束將有時(shí)能通過(guò)兩極板，有時(shí)間斷而不能通

過(guò)（電子電荷量e=1.60Xl（ri9C,電子質(zhì)量加=9.1X10Ekg）：

圖13—1—14

（l）Uc的大小為多少？

⑵求小為何值時(shí)，才能使通過(guò)與間斷時(shí)間之比△%：△握=2：

1?

【解析】（1）電子通過(guò)平行極板所用時(shí)間上IO'S,而交變電

V

壓的周期T=102s.由于‘T,故對(duì)于通過(guò)極板的電子來(lái)說(shuō)，可認(rèn)為板間

V

電壓及場(chǎng)強(qiáng)是穩(wěn)定不變的，每個(gè)電子均做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向勻速,

場(chǎng)強(qiáng)方向勻變速.設(shè)電子經(jīng)過(guò)平行板的時(shí)間為所受電場(chǎng)力為F,則：

”=￡=必,仁」,電子束不能通過(guò)兩極板間時(shí)有:

mmdv

1修=24，由以上三式可得：

22

UcN小注=91V

el2

（2）畫(huà)圖分析:Uc=Qosin（"/3）,

所以U（）=Uc/sin（勿/3）=半=105V.

2

【答案】⑴91V(2)105V

第n單元電磁場(chǎng)和電磁波

?知識(shí)聚焦

一、振蕩電流和振蕩電路

大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流.能產(chǎn)生振蕩電

流的電路叫振蕩電路，LC電路是最簡(jiǎn)單的振蕩電路.

二、電磁振蕩及其周期、頻率

振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，線(xiàn)圈中的電流、電容器極板

上的電量及其與之相聯(lián)系的磁場(chǎng)能、電場(chǎng)能也都作周期性變化，這種

現(xiàn)象叫做電磁振蕩.

1.振蕩原理：利用電容器的充放電和線(xiàn)圈的自感作用產(chǎn)生振蕩電

流，形成電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性相互轉(zhuǎn)化.

2.振蕩過(guò)程：電容器放電時(shí)一，電容器所帶電量和電場(chǎng)能均減少，

直到零；電路中的電流和磁場(chǎng)能均增大，直到最大值.充電時(shí)，情況

相反.電容器正反向充放電一次，便完成一次

振蕩的全過(guò)程.圖13-2-1表示振蕩過(guò)程中有關(guān)物理量的變化.

圖13—2—1

3.周期和頻率：電磁振蕩完成一次周期性變化所用的時(shí)間叫做電

磁振蕩的周期.1S內(nèi)完成電磁振蕩的次數(shù)叫做電磁振蕩的頻率.對(duì)LC

電路產(chǎn)生的電磁振蕩，其周期和頻率由電路本身性質(zhì)決定：

T-2%JLCf=.—

2^y[LC

三、電磁場(chǎng)和電磁波

1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

(1)不僅電荷能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電場(chǎng).

(2)不僅電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng).

2.電磁場(chǎng)和電磁波

變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一

體，即為電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波.

3.電磁波的波速

在真空中，任何頻率的電磁波的傳播速度都等于光速c=3.00X

108mzs.其波速、波長(zhǎng)、周期頻率間關(guān)系為：

復(fù)習(xí)時(shí)注意以下的幾個(gè)方面：

(1)麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)成功

的證實(shí)了電磁波的存在.

(2)在電磁波中，電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度是互相垂直的，且都

和電磁波的傳播方向垂直，所以電磁波為橫波.

(3)電磁波的傳播過(guò)程，也是電磁能的傳播過(guò)程.

(4)電磁波的傳播不需要介質(zhì).

四、無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射

1.調(diào)制：在無(wú)線(xiàn)電應(yīng)用技術(shù)中，首先將聲音、圖象等信息通過(guò)聲

電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等方式轉(zhuǎn)為電信號(hào)，這種電信號(hào)頻率很低，不能用

來(lái)直接發(fā)射電磁波.把要傳遞的低頻率電信號(hào)“加”到高頻電磁波上,

使電磁波隨各種信號(hào)而改變叫調(diào)制.

調(diào)幅和調(diào)頻：使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅.使高頻

振蕩的頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻.

五、無(wú)線(xiàn)電波的接收

1.電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同

時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振.

2.調(diào)諧：調(diào)諧電路的固有頻率可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變，將調(diào)

諧電路的頻率調(diào)節(jié)到與需要接收的某個(gè)頻率的電磁波相同，即，使接

收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧.

3.檢波：從接收到的高頻振蕩中分離出所攜帶的信號(hào)的過(guò)程叫做

檢波.檢波是調(diào)制的逆過(guò)程，也叫解調(diào).

4.無(wú)線(xiàn)電的接收：天線(xiàn)接收到所有的電磁波，經(jīng)調(diào)諧選擇出所需

要的電磁波，再經(jīng)檢波取出攜帶的信號(hào)，放大后再還原成聲音或圖象

的過(guò)程.

六、電視的基本原理

電視系統(tǒng)主要由攝像機(jī)和接收機(jī)組成.把圖象各個(gè)部位分成一系

列小點(diǎn)，稱(chēng)為像素，每幅圖象至少要有幾十萬(wàn)個(gè)像素.攝像機(jī)將畫(huà)面

上各個(gè)部分的光點(diǎn)，根據(jù)明暗情況逐點(diǎn)逐行逐幀地變?yōu)閺?qiáng)弱不同的信

號(hào)電流，隨電磁波發(fā)射出去.

電視機(jī)接收到電磁波后，經(jīng)調(diào)諧、檢波得到電信號(hào)，按原來(lái)的次

序在顯像管的熒光屏上匯成圖象.

中國(guó)電視廣播標(biāo)準(zhǔn)采用每1s傳送25幀畫(huà)面,每幀由625條線(xiàn)組

成.

七、雷達(dá)的基本原理

雷達(dá)是利用無(wú)線(xiàn)電波來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備，一般由天線(xiàn)

系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置（顯示器）、電源、用于控制

雷達(dá)工作和處理信號(hào)的計(jì)算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成.

?疑難辨析

麥克斯韋電磁理論是理解電磁場(chǎng)和電磁波的關(guān)鍵所在，應(yīng)注意領(lǐng)

會(huì)以下內(nèi)容：變化的磁

場(chǎng)可產(chǎn)生電場(chǎng)，產(chǎn)生的電場(chǎng)的性質(zhì)是由磁場(chǎng)的變化情況決定的，

均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電

場(chǎng)，振蕩的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng)；反之亦然.

?典例剖析

[例1]LC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如圖13—2—2所示，

則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

圖13—2—2

A.若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶正電

B.若電容器正在放電，則電容器上極板帶負(fù)電

C.若電容器上極板帶正電，則線(xiàn)圈中電流正在增大

D.若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大

【解析】先根據(jù)安培定則判斷出電流的方向，若該時(shí)刻電容器

上極板帶正電，則可知電容器處于充電階段，電流應(yīng)正在減小，知A

敘述正確.

若該時(shí)刻電容器上極板帶負(fù)電，則可知電容器正在放電，電流正

在增強(qiáng)，知B敘述正確，由楞次定律知D敘述亦正確.因而錯(cuò)誤選項(xiàng)

只有C.

【思考】(1)若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能是如何轉(zhuǎn)化的?

電容器是充電還是放電?線(xiàn)圈兩端的電壓是增大還是減?。?/p>

(2)若此時(shí)磁場(chǎng)最強(qiáng)。=0),試畫(huà)出振蕩電流/和電容器上板帶電

量9隨時(shí)間，變化的圖象？

(3)若使該振蕩電路產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)更短些，可采取什么措

施?(包括：線(xiàn)圈匝數(shù)、鐵芯、電介質(zhì)、正對(duì)面積、板間距離等)

【思考提示】(1)磁場(chǎng)增強(qiáng)，磁場(chǎng)能增大，電場(chǎng)能減小，電容

器放電，電容器兩端電壓降低，線(xiàn)圈兩端電壓降低.

(2)

(3)根據(jù)人=c7和7=2"阮，為減小人,需減小L或C

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)本例說(shuō)明分析電磁振蕩過(guò)程中各量變化的方

法.

［例2］某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖象如圖13-2-3所示,

能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是

圖13—2—3

【解析】變化的電場(chǎng)可產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)的性質(zhì)是由電場(chǎng)

的變化情況決定的.均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，非均勻變化的

電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng).

圖A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng).圖B和圖C中電場(chǎng)都

隨時(shí)間做均勻的變化，在周?chē)臻g產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)不能再

激發(fā)電場(chǎng)，所以不能激起電磁波.圖D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化,

能在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而這磁場(chǎng)的變化也是不均勻的，又能

產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即形成電磁場(chǎng),

才能發(fā)射電磁波.

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)本例說(shuō)明形成電磁波的條件.

?反饋練習(xí)

1.建立電磁場(chǎng)理論的科學(xué)家是_____.用實(shí)驗(yàn)證明電磁波存在的

科學(xué)家是_______.

【答案】麥克斯韋赫茲

2.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的是

A.電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著，統(tǒng)稱(chēng)為電磁場(chǎng)

B.電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播就是電磁波

C.電磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，不能在真空中傳播

D.電磁波的傳播速度總是3.0XIO8m/s

【答案】B

3.某電磁波從真空進(jìn)入介質(zhì)后，發(fā)生變化的物理量有

A.波長(zhǎng)和頻率B.波速和頻率

C.波長(zhǎng)和波速D.頻率和能量

【答案】C

4.電磁波和機(jī)械波相比較

①電磁波傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波傳播需要介質(zhì)

②電磁波在任何物質(zhì)中傳播速度都相同，機(jī)械波波速大小決定于

介質(zhì)

③電磁波、機(jī)械波都會(huì)發(fā)生衍射

④機(jī)械波會(huì)發(fā)生干涉，電磁波不會(huì)發(fā)生干涉

以上說(shuō)法正確的是

A.①③B.②④C.①④D.②③

【答案】A

5.關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法中正確的是

A.在真空中，頻率高的電磁波速度較大

B.在真空中，電磁波的能量越大，傳播速度越大

C.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，速度變小，頻率不變

D.只要發(fā)射電路的電磁振蕩一停止，產(chǎn)生的電磁波立即消失

【解析】任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都是。，故AB

都錯(cuò).

電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，波速變小，而頻率不變，C對(duì).變化的

電場(chǎng)、磁場(chǎng)由變化區(qū)域向外傳播就形成電磁波，發(fā)射電路的電磁振蕩

一停止，就不再發(fā)射電磁波，但已產(chǎn)生的電磁波并不消失，故D錯(cuò).

【答案】C

6.無(wú)線(xiàn)電廣播的中波段波長(zhǎng)的范圍是187m?560m,為了避免鄰

近電臺(tái)的干擾，兩個(gè)電臺(tái)的頻率范圍至少應(yīng)差I(lǐng)O4Hz,則在此波段中

最多能容納的電臺(tái)數(shù)約為多少個(gè)?

【解析】中波段的頻率范圍為

篩=Hz=1.6X106Hz

AninI*7

f=—=Hz=0.54X106Hz

min4ax560

在此波段最多容納的電臺(tái)數(shù)

1.6X1OJO54X1（）6

n=fma*—fmin=106

4f'10"

【答案】106

7.某收音機(jī)接收電磁波的波長(zhǎng)范圍在577m到182m之間，求該

收音機(jī)接收到的電磁波的頻率范圍.

【解析】根據(jù)c=人/

,_^=3xi(rHz=520X105Hz

4577

_L=3X10^HZ=165X1Q6HZ

J4182

所以，頻率范圍為5.20義1()5Hz?1.65X106Hz

【答案】5.20X105Hz~1.65X106Hz

8.關(guān)于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說(shuō)法中正確的是

A.振蕩電流最大時(shí)一，電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)最大

B.振蕩電流為零時(shí)，線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)為零

C.振蕩電流增大的過(guò)程中，線(xiàn)圈中磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電場(chǎng)能

D.振蕩電流減小的過(guò)程中，線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)增大

【答案】D

9ZC振蕩電路中，某時(shí)刻的電流方向如圖13—

2—4所示，則下列說(shuō)法中正確的是

A.若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶負(fù)電

B.若電容器正在放電，則電容器上極板帶正電

C.若電容器上極板帶正電，則電感線(xiàn)圈中的電流正在增大

D.若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大

【答案】D

10.在LC振蕩電路中，電容器C的帶電量

隨時(shí)間變化的圖象如圖13—2—5所示，在1

X10%到2X10%內(nèi)，關(guān)于電容器的充(或放)

1o____c

電過(guò)程及因此產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)，正確的結(jié)論是

A.充電過(guò)程，波長(zhǎng)為1200m

B.充電過(guò)程，波長(zhǎng)為1500m

C.放電過(guò)程，波長(zhǎng)為1200m

D.放電過(guò)程，波長(zhǎng)為1500m

【解析】在1X1CT6s到2X10%內(nèi)，電容器帶電量增大，屬充

電過(guò)程.產(chǎn)生的電磁波周期7=4X10-6s,波長(zhǎng)入=cT=3X108x4X10-6

m=1200m

【答案】A

11ZC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如圖13—2—6所示，貝IJ下

列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

圖13—2—6

A.若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶正電

B.若電容器正在放電，則電容器上極板帶負(fù)電

C.若電容器上極板帶正電，則線(xiàn)圈中電流正在增大

D.若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大

【解析】若該時(shí)刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于充

電階段，電流應(yīng)正在減小，知A正確.若該時(shí)刻電容器上極板帶負(fù)電,

則可知電容器正在放電，電流正在增強(qiáng)，知B正確，由楞次定律知D

亦正確.

【答案】C

閉1Q____C

.狀態(tài),能量轉(zhuǎn)化情況是

【解析】電容器兩極板間電壓最大時(shí)，電場(chǎng)能最大，由圖可知

電場(chǎng)能最大時(shí)刻為0,T.在工?3T時(shí)間內(nèi)，兩極板間電壓變小，

224

電容器處于放電狀態(tài)，電場(chǎng)能正轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能.

【答案】0,三，T放電電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能

2

章末綜合講練

?知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

正弦交變電流

送

產(chǎn)生：描述：輸

贄

璜

線(xiàn)圈在勻強(qiáng)薇場(chǎng)中最大值:&二。85①器

』九,

繞垂直于磁場(chǎng)的軸8=

有效值:￡=占-石

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線(xiàn)圈中a

心

產(chǎn)生正弦交變電流A

小

一

嘮r一

⑴線(xiàn)圈通過(guò)中性面

時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)

I—’05

電流為零，電動(dòng)勢(shì)電

后高壓輸電

流改變方向

瞬時(shí)值:e=&sing線(xiàn)路發(fā)熱損失

(2)線(xiàn)圈平行于磁場(chǎng)

i=/?sincoi

時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)%=/及二守#

u=^4.sina)id0

最大

周期、頻率:等于線(xiàn)U大，々小

圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期頻率

?高考試題

一、交變電流的規(guī)律

1.（1999年上海高考）某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生

的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系如圖13—1所示.

如果其他條件不變，僅使線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速加倍，

則交流電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)?/p>

A.400V,0.02s

B.200V,0.02s

C.400V,0.08s

D.200V,0.08s

【解析】從圖中看出，該交變電流的最大值和周期分別是：Em

=100V,T=0.04s,而最大值"m=NBS3,周期丁=至，當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)

0）

速加倍時(shí)，3,=23,故Em'=2"m=200V,T'=|=0.02s,

故B對(duì).

【答案】B

2.（2000年全國(guó)高考）一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以

恒定的角速度3繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng).線(xiàn)圈匝數(shù)〃=100.穿

過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量。隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖13—2所示.發(fā)

電機(jī)內(nèi)阻r=5.0Q,外電路電阻R=95Q.已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值

Em=U3%其中0m為穿過(guò)每匝線(xiàn)圈磁通量的最大值.求串聯(lián)在外

電路中的交流電流表（內(nèi)阻不計(jì)）的讀數(shù).

【解析】從⑦?/圖線(xiàn)看出⑦m=L0X10-2wb,T=3.14Xl（y2s.

已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=U3Gm，又3=臣，故電路中電流最

大值急=2A,交流電流表的示數(shù)是交流電的有效值,即I,

=1.4A.

【答案】L4A

二、變壓器

3.（1998年全國(guó)高考）一理想變壓器，原線(xiàn)圈匝數(shù)〃]=1100,接在

電壓220V的交流電源上，當(dāng)它們對(duì)11只并聯(lián)的“36V,60W”燈

泡供電時(shí)、燈泡正常發(fā)光，由此可知該變壓器副線(xiàn)圈的匝數(shù)〃2=

，通過(guò)原線(xiàn)圈的電流八=

【解析】燈泡正常發(fā)光說(shuō)明心=36V,所以由區(qū)=生得:

U1為

=—X1100=180.

Ui220

由P]=U1，1=尸2,

所以=A=60xHA=3A

U\220

【答案】1803

4.（1999年全國(guó)高考）如圖13—3是4種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路示

意圖，它們所用的白熾燈泡相同，且都是“220V,40W”.當(dāng)燈泡

消耗的功率都調(diào)至20W時(shí)、哪種臺(tái)燈消耗的功率最小

圖13—3

【解析】由A、B、C、D四選項(xiàng)分析可知：C中理想變壓器功

率損耗為零，電源輸出的總功率（臺(tái)燈消耗功率）只有燈泡的功率20

W,而其他選項(xiàng)中，不論滑動(dòng)變阻器是分壓接法還是限流接法，滑動(dòng)

變阻器上總有功率損耗，臺(tái)燈的消耗功率都大于20W,故C項(xiàng)正確.

【答案】C

5.（2001年全國(guó)高考）一個(gè)理想變壓器，原線(xiàn)圈和副線(xiàn)圈的匝數(shù)分

別為殖和〃2,正常工作時(shí)輸入和輸出的電壓、電流、功率分別為a

和。2、和，2、P1和尸2.已知〃1>。2，貝I」

A.UI>U2，P\<P1B.尸1=P2，/|</2

2，/|>/

C./|<Z2,Ui>U2D.p>02

【解析】因變壓器為理想變壓器，故有七=5，P產(chǎn)P2,由題

U2n2

2,22,2,

意知：nx>n2,則以>。又因人必=/。所以八</故BC選項(xiàng)

正確.

【答案】BC

6.（2002年廣東、廣西、河南高考）遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)路的示意圖如

下圖13—4所示，若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是

發(fā)電機(jī)升壓變壓器輸電線(xiàn)降壓變壓器用戶(hù)

圖13—4

A.升壓變壓器的原線(xiàn)圈中的電流與用戶(hù)用電設(shè)備消耗的功率無(wú)

B.輸電線(xiàn)中的電流只由升壓變壓器原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比決定

C.當(dāng)用戶(hù)用電器的總電阻減少時(shí)，輸電線(xiàn)上損失的功率增大

D.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓

【答案】C

三、電磁場(chǎng)和電磁波

7.（2002年上海高考）按照有關(guān)規(guī)定，工作場(chǎng)所受到的電磁輻射

強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的電磁輻射能量）不得超過(guò)0.50

W/m2.若某一小型無(wú)線(xiàn)通訊裝置的電磁輻射功率是1W,那么在距離

該通訊裝置m以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域（已知球面面積為

S=4幾R(shí)2）.

【答案】0.40

?素質(zhì)能力過(guò)關(guān)檢測(cè)

一、選擇題（每小題中只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求）

1.線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e=10V2sin20"

N,則下列說(shuō)法中正確的是

①f=0時(shí)一，線(xiàn)圈平面位于中性面

②仁0時(shí)一，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為最大

③上0時(shí)一，導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)的有效速度最大

④-0.4s時(shí)，e有最大值10V2V

A.①②B.②③C.③④D.①

③④

【解析】若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，交流電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式：e=

Emsincot,該瞬時(shí)雖然穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，但線(xiàn)圈兩邊的運(yùn)動(dòng)方

向恰和磁場(chǎng)方向平行，不切割磁感線(xiàn)，電動(dòng)勢(shì)為零，當(dāng)仁0.4s時(shí)，

e=0.

【答案】A

2.一閉合矩形線(xiàn)圈abed繞固定軸00'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，00'位于線(xiàn)

圈平面內(nèi)垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)，如圖13—5（甲）所示，通過(guò)線(xiàn)

圈內(nèi)的磁通量。隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖（乙）所示，下列說(shuō)法正確的

.0

圖13—5

A.小片時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大

BJ2、以時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向改變

C.小力時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向改變

D6、以時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小

【答案】C

3.如圖13—6所示，理想變壓器的副線(xiàn)-----義谷

圈上通過(guò)輸電線(xiàn)接有兩個(gè)相同的燈泡Li和

L2；輸電線(xiàn)的等效電阻為R,開(kāi)始時(shí)，電鍵

K斷開(kāi)，當(dāng)K接通時(shí)，以下說(shuō)法中正確的

RH1o

A.副線(xiàn)圈兩端M、N的輸出電壓減少

B.副線(xiàn)圈輸電線(xiàn)等效電阻R上的電壓降減小

C.通過(guò)燈泡Li的電流減小

D.原線(xiàn)圈中的電流減小

【解析】當(dāng)輸入電壓■與變壓比區(qū)確定時(shí)，由心=以可知,

輸出電壓。2確定（此時(shí)不考慮線(xiàn)圈電阻），因此A錯(cuò)誤.

閉合電鍵K時(shí)-，乙2與L1并聯(lián)，副線(xiàn)圈回路中總電阻減小，總電

流增大，故R上電壓降增大，B錯(cuò).此時(shí)匕兩端電壓減小，因此通過(guò)

燈L1的電流減小，C正確.由于此時(shí)P山=，2。2，。2不變，，2變大，尸山

變大，而輸入功率始終等于輸出功率，因此P入=八。1，變大，而

■不變，因此原線(xiàn)圈中電流八變大，D錯(cuò).

【答案】c

4.某農(nóng)村水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通

過(guò)電站附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線(xiàn)路把電能輸送到遠(yuǎn)處村

寨附近的降壓變壓器.經(jīng)降低電壓后，再用線(xiàn)路接到各用戶(hù)，設(shè)兩變

壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但用電總

功率增加，這時(shí)

A.升壓變壓器的副線(xiàn)圈的電壓變大

B.高壓輸電線(xiàn)路的電壓損失變大

C.降壓變壓器的副線(xiàn)圈上的電壓變大

D.降壓變壓器到各用戶(hù)的輸電線(xiàn)上的電壓損失變大

【解析】發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定，即升壓變壓器原線(xiàn)圈中電壓

一定，所以副線(xiàn)圈中電壓不變，故A錯(cuò).因用電總功率增加，所以輸

電線(xiàn)中電流變大，輸電線(xiàn)路的電壓損失變大，故降壓變壓器原線(xiàn)圈中

的電壓變小，所以副線(xiàn)圈中電壓也變小，故B對(duì)C錯(cuò)用電高峰期，

白熾燈不夠亮，說(shuō)明各用戶(hù)的輸電線(xiàn)中電流變小，所以各用戶(hù)的輸電

線(xiàn)上的電壓損失變小，故D錯(cuò).

【答案】B

5.如圖13—7所示，一交流電的電流隨時(shí)

間而變化的圖象，此交流電流的有效值是

A.5V2AB.5A

C.3.5V2AD.3.5A

【解析】交流電的有效值意義即等于與之熱效應(yīng)相等的對(duì)應(yīng)直

流電值，在一個(gè)周期(T=0.02s)內(nèi)，此交變電流在電阻R上發(fā)熱為:

222

Q=(62.R?()+/2.K.L=(4V2)X0.01X/?+(-3V2)X0.01

?R?T

所以有效值/=5A,選B.

【答案】B

二、填空題Q

6.如圖13—8所示電路，已知交流電源電壓U=11A